СБОР МАГНИТНО-РЕЗОНАНСНЫХ ДАННЫХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НАБЛЮДЕНИЯ ФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ Российский патент 2017 года по МПК A61B5/53 G01R33/28 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к способу выполнения магнитно-резонансного сканирования пациента с формированием изображения, компьютерному программному продукту и системе MRI.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В настоящее время широко используются способы MR для формирования изображений, которые используют взаимодействие магнитного поля и ядерных спинов с тем, чтобы сформировать двумерные или трехмерные изображения, в частности в области медицинской диагностики, поскольку применительно к формированию изображения мягких тканей они превосходят прочие способы формирования изображения во многих аспектах: для них не требуется ионизирующего излучения, и, как правило, они не являются инвазивными. MRI используется, например, в качестве методики формирования изображения для визуализации миокардиальных травм. Инициируемое сердечной деятельностью или дыхательной функцией формирование изображения методом MR может использоваться для: получения морфологии изображения, кинофильмы с временным разрешением могут выявить сердечную функцию, формирование изображения с усиленной динамической контрастностью может использоваться для измерения кровотока, а последовательности маркировки MR могут использоваться для детального изучения сокращений миокарда.

В целом, в соответствии со способом MR, тело пациента или, в общем, исследуемый объект располагается в сильном однородном магнитном поле B0, чье направление в то же время определяет ось, обычно ось z, системы координат на которой основано измерение.

Магнитное поле создает разные энергетические уровни для отдельных ядерных спинов в зависимости от прикладываемой силы магнитного поля, при этом спины могут возбуждаться (спиновый резонанс) посредством приложения переменного электромагнитного поля (RF-поля) определенной частоты, так называемой частоты Лармора или MR-частоты. С макроскопической точки зрения, распределение отдельных ядерных спинов создает общую намагниченность, которая может быть отклонена от состояния равновесия посредством применения электромагнитного импульса соответствующей частоты (RF-импульса), в то время как магнитное поле проходит перпендикулярно оси z, так что намагниченность выполняет прецессионное движение вокруг оси z.

Любое изменение намагниченности может обнаруживаться посредством принимающих RF-антенн, которые располагаются и сориентированы в пределах исследуемого объема MR-устройства таким образом, что изменения намагниченности измеряются в направлении, перпендикулярном оси z.

Для того чтобы реализовать пространственное разрешение в теле, на однородное магнитное поле накладывается переключение градиентов магнитного поля, проходящих вдоль трех основных осей, что приводит к линейной пространственной зависимости частоты спинового резонанса. Сигнал, улавливаемый на принимающих антеннах, в таком случае содержит компоненты разных частот, которые могут быть связаны с разными местоположениями в теле.

Данные сигнала, полученные через принимающие антенны, соответствуют пространственной частотной области и именуются данными k-пространства. Данные k-пространства обычно включают в себя несколько линий, полученных с помощью разного фазового кодирования. Каждая линия оцифровывается посредством сбора некоторого количества элементов дискретизации. Набор элементов дискретизации данных k-пространства преобразуется в MR-изображение, например, посредством преобразования Фурье.

Главным критерием получения высококачественных MR-изображений является гарантия того, чтобы интересующая область, для которой формируется изображение, не перемещалась во время MR-сканирования. В случае, например, формирования изображения брюшной полости это становиться серьезной проблемой, поскольку пациенту физически необходимо дышать, и таким образом перемещение пациента превращается в размытие и появление ореолов в полученном MR-изображении. Следовательно, требуется, чтобы во время MR-сканирования с формированием изображения пациент задержал дыхание, чтобы предотвратить любое перемещение в интересующей области, для которой формируется изображение.

Патент US 7,182,083 B2 раскрывает объединенное устройство наблюдения за дыханием и формирования CT-изображения. Система наблюдения за дыханием выполнена с возможностью контакта с пациентом и формирования сигнала дыхания, представляющего собой уровень задержки дыхания пациента во время задержки дыхания. Устройство формирования изображения выполнено с возможностью сканирования пациента во время задержки дыхания и формирования набора данных объемного изображения пациента. Датчик дыхания и устройство формирования изображения функционально связаны, чтобы связать сигнал дыхания, представляющий собой уровень задержки дыхания пациента, с набором данных объемного изображения пациента.

Применение команд задержки дыхания и запуск сканирования с формированием изображения, когда пациент достиг состояния задержки дыхания, может ввести зависящие от оператора вариации. Последовательности задержки дыхания, как правило, начинаются слишком рано, когда состояние задержки дыхания еще не наступило, что приводит к размытию и появлению ореолов на изображении. В состоянии задержки дыхания, задержка дыхания может «отклоняться», что также приведет к проблемам, связанным с движением. Также автоматические команды задержки дыхания не зависят от пациента и таким образом не учитывают возможность следования командам задержки дыхания и не учитывают общее состояние пациента. Способность пациента задержать дыхание, как правило, связана с течением и тяжестью заболевания пациента.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Из вышесказанного нетрудно понять, что существует потребность в усовершенствованном способе формирования изображения. Следовательно, целью изобретения является предоставление усовершенствованного способа для выполнения магнитно-резонансного сканирования с формированием изображения оптимизированным и адаптированным к пациенту образом.

В соответствии с изобретением, предоставлен способ выполнения магнитно-резонансного сканирования пациента с формированием изображения, при этом способ содержит этапы, на которых: наблюдают за уровнем физиологического сигнала пациента; анализируют наблюдаемый уровень физиологического сигнала; и предоставляют инструкции пациенту и/или изменяют условия окружающей среды, которым подвергается пациент, при этом предоставление инструкций и/или изменение условий окружающей среды адаптированы к наблюдаемому уровню физиологического сигнала.

Варианты осуществления изобретения обладают преимуществом, которое состоит в том, что применительно к физиологическому состоянию пациента, пациенту может динамически выдаваться указание по оптимизации поведения таким образом, чтобы соответствующее MR-сканирование с формированием изображения могло выполняться оптимизированным образом, т.е. без относящихся к движению проблем, подобных размытию или появлению ореолов на воссоздаваемом MR-изображении.

Следовательно, настоящее изобретение использует автоматические команды, которые предназначены для того, чтобы ориентировать пациента на хорошее физиологическое состояние, и позаботиться о том, чтобы пациент оставался в этом состоянии. Дополнительно, или в качестве альтернативы, настоящее изобретение динамически изменяет условия окружающей среды, которым подвергается пациент, в зависимости от наблюдаемого уровня физиологического сигнала.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения, инструкции содержат акустические команды, подобные голосовым командам, и/или визуальные команды. В любом случае гарантируется, что пациенту может быть выдано указание соответствующим образом в пределах зазора магнита в отношении требуемого физиологического состояния.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения, этап изменения условий окружающей среды пациента содержит этап, на котором используют визуальные и акустические средства, которым подвергается пациент, такие как изменения «Восприятия Окружения» (Ambient Experience) в канале магнита. Это также содержит изменения кондиционирования воздуха, которому подвергается пациент. Например, кондиционирование воздуха может быть адаптировано в зависимости от влажности воздуха, уровня кислорода, уровня азота, температуры и/или потока воздуха через канал магнита. В любом случае это позволяет успокоить пациента как в физическом, так и эмоциональном плане, посредством динамического реагирования на предполагаемые потребности и физиологические реакции пациента. Таким образом, окружающая среда в канале магнита является персонализированной в отношении фактических потребностей пациента. Следствием этого является то, что можно проще мотивировать и/или отвлечь пациента, чтобы достичь требуемого стабильного физиологического состояния.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения, уровень физиологического сигнала заключает в себе уровень задержки дыхания пациента. Тем не менее, в целом уровень физиологического сигнала может заключать в себе уровни сигнала, относящиеся к дыханию и/или движению тела и/или сердечной активности пациента.

В соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения, инструкции задержки дыхания заключают в себе, например, команды отсчета вдоха и выдоха, и/или команды «не дышать» или «пожалуйста, задержите дыхание», и/или команды интенсивного дыхания, и/или команды мотивации пациента для поддержания уровня задержки дыхания, и/или команды расслабления (успокоения) пациента.

Цель вышеупомянутых команд интенсивного дыхания/задержки дыхания состоит в том, что это позволяет применительно к сложным задержкам дыхания увеличить время задержки дыхания на заданном уровне задержки дыхания.

Например, в случае наблюдения за сердечной активностью команды отсчета вдоха и выдоха и команды успокоения пациента позволяют достичь требуемого уровня сердечной активности.

Эти инструкции динамически выбираются адаптируемыми для фактического наблюдаемого уровня физиологического сигнала, и, таким образом, изменяют физиологическое поведение пациента требуемым образом.

В примере согласование по времени команд вдоха и выдоха может быть адаптировано к фактическому состоянию дыхания, при этом тщательно проверяется, следует ли пациент командам. В случае, когда достигается состояние задержки дыхания, то автоматическая команда задержки дыхания сообщает «не дышать». В случае, когда пациент не прекратил дышать, может быть выдана другая автоматическая короткая команда «не дышать».

Команды мотивации пациента и/или изменения «Восприятия Окружения» в канале магнита психологически мотивируют пациента на сохранение его фактического уровня задержки дыхания. Например, это может выполняться посредством предоставления пациенту информации об оставшемся требуемом времени задержки дыхания или посредством визуальной стимуляции пациента к подавлению предстоящего дыхательного рефлекса.

Здесь следует отметить, что анализ наблюдаемого уровня физиологического сигнала включает в себя не только анализ фактического уровня физиологического сигнала, но также может содержать анализ свойственной движению статистики в течение определенного промежутка времени с тем, чтобы получить общую информацию, например, о способностях пациента задерживать дыхание или о сердечной активности пациента. Как правило, например, может анализироваться история дыхания пациента для определения способности задержки дыхания после того, как выдана автоматическая команда задержки дыхания, включая продолжительность задержки дыхания и отклонения в течение задержки дыхания. Это также может включать в себя анализ возможности следования выдаваемой команде задержки дыхания, включая время реакции, а также возможно характеристики свободного дыхания, такие как периоды неподвижности в конце фазы выдоха/вдоха и наличие удушья. Например, в случае, когда пациент подвергается повторному сканированию во время другого MR-сканировании с формированием изображения, ранее полученная статистика истории движения может быть восстановлена из предыдущего исследования.

В случае, когда из свойственной движению статистики видно, что у пациента есть затруднения с задержкой дыхания, то можно мотивировать пациента, упомянув важность задержки дыхания и указав оставшееся время сканирования. Может быть предоставлена визуальная стимуляция с остающимся требуемым временем задержки дыхания, мотивирующая пациента продолжать задерживать дыхание. Также возможностью дальнейшей мотивации пациента является выдача пациенту подтверждения в случае, когда была увеличена задержка дыхания.

В соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения, в случае, когда не достигнут заранее определенный уровень физиологического сигнала, способ дополнительно содержит этап, на котором: оптимизируют протокол формирования изображения для выполнения магнитно-резонансного сканирования с формированием изображения, при этом оптимизация адаптирована к наблюдаемому уровню физиологического сигнала. Здесь под «оптимизацией» протокола формирования изображения может пониматься инициирование или селекция MR-сканирования в выбранных точках в цикле дыхания пациента. Тем не менее, она может рассматриваться в качестве изменения в отдельных параметрах последовательности формирования MR-изображения или замены последовательности формирования изображения другой последовательностью формирования изображения.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения, оптимизация протокола формирования изображения содержит вычисление ожидаемого максимального времени задержки дыхания в рамках заранее определенного уровня задержки дыхания пациента и изменение фактически выбранного протокола формирования изображения на новый протокол формирования изображения, при этом новый протокол формирования изображения требует соответствующее время сбора данных для завершения соответствующего магнитно-резонансного сканирования с формированием изображения, причем новый протокол формирования изображения выбран в соответствии со временем сбора данных, которое короче или совпадает с вычисленным ожидаемым максимальным временем задержки дыхания.

Например, в случае, когда ожидается, что пациент может задержать свое дыхание лишь на 7 секунд, при этом фактический выбранный протокол формирования изображения потребует задержки дыхания, по меньшей мере, на 15 секунд, то данный фактический выбранный протокол формирования изображения может быть заменен на новый протокол формирования изображения, который требует время для сбора данных в 7 секунд. Новый протокол формирования изображения может собрать необходимую информацию за первые 7 секунд с возможностью расширения времени сбора в случае, когда пациент может задержать свое дыхание на более длительный период, последовательно улучшая качество изображения.

В целом, данная концепция может распространяться на любой вид уровня физиологического сигнала. Например, рассматривая сердечную активность, оптимизация протокола формирования изображения может содержать вычисление ожидаемой частоты сердечных сокращений и изменение фактического выбранного протокола формирования изображения на новый протокол формирования изображения, при этом новый протокол формирования изображения требует соответствующее время для сбора данных для завершения соответствующего магнитно-резонансного сканирования с формированием изображения, причем новый протокол формирования изображения выбран в соответствии со временем для сбора данных, которое короче или совпадает с вычисленной ожидаемой частотой сердечных сокращений.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения, новый протокол формирования изображения может использовать центральный сбор k-пространства.

Следует отметить, что кроме сокращения времени для сбора данных так же можно в противоположность увеличить время сбора данных, например, чтобы увеличить разрешение получаемых MR-изображений в случае, когда определяется, что способности пациента задерживать дыхание выше ожидаемых.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения, оптимизация протокола формирования изображения содержит расширение фактического выбранного протокола формирования изображения посредством применения предварительного протокола формирования изображения, при этом предварительный протокол формирования изображения предшествует фактическому выбранному протоколу формирования изображения, причем предварительное магнитно-резонансное сканирование с формированием изображения выполняется, используя предварительный протокол формирования изображения до тех пор, пока не будет достигнут заранее определенный уровень физиологического сигнала.

Например, в случае, когда была выдана команда «не дышать» и сбор данных начат все же при отклоняющемся уровне задержки дыхания, то точки сбора могут регистрироваться до тех пор, пока достигается стабилизация задержки дыхания с определенным критерием уровня задержки дыхания. Эти точки сбора могут быть повторно получены в рамках той же задержки дыхания и могут быть заменены, чтобы повысить качество изображения. Другая возможность состоит в том, чтобы не выполнять повторное получение, а искусственно извлечь эти точки сбора k-пространства, используя методологии параллельного формирования изображения или сжатого зондирования.

В соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения, предварительный протокол формирования изображения оптимизирован в отношении того, что выполняется акустическая имитация выполнения сканирования с формированием изображения. Таким образом, пациент предполагает, что уже выполняется реальное сканирование с формированием изображения, которое психологически мотивирует его приложить больше усилий для удержания требуемого уровня задержки дыхания или для прекращения перемещения его тела, или позволяет пациенту привыкнуть к внезапному изменению градиентного шума, чтобы добиться стабильной сердечной деятельности.

Другими словами, акустический градиентный шум может адаптироваться, чтобы меняться в зависимости от движения вызванного работой сердца или дыханием, что в свою очередь воздействует на поведение пациента, такое как дыхание или сердцебиение. Следовательно, акустическая имитация непрерывного градиентного шума помогает успокоить пациента.

В соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения, новый протокол формирования изображения содержит фактически выбранный протокол формирования изображения с инструкциями для адаптированного разрешения изображения, при этом адаптированное разрешение изображения приводит к соответствующему времени для сбора данных для завершения магнитно-резонансного сканирования с формированием изображения. Как упомянуто выше, это может выполняться посредством адаптации, например, способа дискретизации k-пространства.

В качестве альтернативы или в дополнение к акустической симуляции происходящего сканирования с формированием изображения посредством предоставления предварительного протокола формирования изображения также можно акустически эмулировать происходящее сканирование с формированием изображения в отношении пациента, например, используя громкоговорители в случае, когда заранее определенный уровень физиологического сигнала не достигнут.

В соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения, наблюдение за уровнем задержки дыхания пациента содержит неоднократное выполнение магнитно-резонансных сканирований с навигацией в интересующей области, для которой формируется изображение, во время магнитно-резонансного сканирования с формированием изображения, при этом способ дополнительно содержит этап на котором: во время сканирования с навигацией и/или сканирования с формированием изображения определяют физическое перемещение в пределах интересующей области из сканирований с навигацией, при этом перемещение вызвано изменением уровня задержки дыхания пациента, и регулируют позиции срезов в соответствии с определенным физическим перемещением, чтобы компенсировать полученные данные изображения применительно к физическому перемещению.

Таким образом, в случае использования дыхательного бандажа и сбора навигационных данных может осуществляться непрерывное наблюдение за задержкой дыхания. В случае сбора навигационных данных это может выполняться посредством перемежения сбора навигационных данных с фактическим сбором данных. Преимущество сбора навигационных данных состоит в том, что в случае отклонений задержки дыхания небольшие отклонения могут корректироваться, таким образом, посредством адаптации позиции среза (отслеживания среза), которая следует за напоминанием пациенту через автоматическую команду «далее задержите дыхание». Большие отклонения или неспособность задержать дыхание приводит к тому, что точки сбора должны быть получены повторно позже или извлечены искусственно.

Следует отметить, что в случае, когда контроль движения обнаруживает, что пациент не может следовать инструкциям задержки дыхания, а также не может задержать дыхание на определенное время, не выполняя определенный критерий способности дышать, то протоколы формирования изображений могут быть настроены для автоматического изменения в рамках исследования на определенный протокол свободного дыхания или короткой задержки дыхания с более низким качеством (более низким разрешением, 2D и т.д.). Следствием этого является то, что увеличивается период «восстановления» пациента.

В другом аспекте изобретение относится к компьютерному программному продукту, содержащему исполняемые компьютером инструкции для выполнения этапов способа, как описано выше.

В другом аспекте изобретение относится к магнитно-резонансной системе формирования изображения для выполнения магнитно-резонансного сканирования с формированием изображения, например, во время задержки дыхания пациента, при этом система выполнена с возможностью наблюдения за уровнем физиологического сигнала пациента, анализа наблюдаемого уровня физиологического сигнала и предоставления инструкций пациенту, при этом инструкции адаптированы к наблюдаемому уровню задержки дыхания.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Прилагаемые чертежи раскрывают предпочтительные варианты осуществления изобретения. Тем не менее, следует понимать, что чертежи разработаны лишь в целях иллюстрации, а не для определения границ изобретения. На чертежах:

Фиг. 1 схематически иллюстрирует MR-устройство в соответствии с изобретением,

Фиг. 2 иллюстрирует блок-схему в соответствии с описанным выше способом.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Со ссылкой на Фиг. 1 показана MR-система 1 формирования изображения. Система содержит сверхпроводимые или резистивные катушки 2 основного магнита, такие, что вдоль оси Z в исследуемом объеме создается, по сути, однородное, краткосрочно постоянное основное магнитное поле B0.

Магнитно-резонансная система применяет серии RF-импульсов и переключенных градиентов магнитного поля, чтобы инвертировать или возбудить ядерные магнитные спины, вызвать магнитный резонанс, перефокусировать магнитный резонанс, управлять магнитным резонансом, пространственно или иным образом кодировать магнитный резонанс, насыщать спины и т.п. для выполнения формирования MR-изображения.

В частности, усилитель 3 градиентного импульса применяет текущие импульсы к выбранным одним из всех градиентных катушек 4, 5 и 6 всего тела вдоль осей x, y и z исследуемого объема. RF-передатчик 7 передает RF-импульсы или пакеты импульсов через коммутатор 8 отправки/приема RF-антенне 9, чтобы передать RF-импульсы в исследуемый объем. Типичная последовательность формирования MR-изображения составлена из пакета последовательностей RF-импульсов короткой продолжительности, которые в совокупности друг с другом и любыми приложенными градиентами магнитного поля достигают выбранной манипуляции ядерного магнитного резонанса. RF-импульсы используются для насыщения, возбуждения резонанса, инвертирования намагничивания, перефокусировки резонанса, или манипуляции резонансом и выбора части тела 10, расположенного в исследуемом объеме. MR-сигналы также могут восприниматься RF-антенной 9.

Для формирования MR-изображений ограниченных областей тела или в целом объекта 10, например, посредством параллельного формирования изображений, непосредственно в области, выбранной для формирования изображения, размещается набор из локальных матричных RF-катушек 11, 12 и 13. Матричные катушки 11, 12 и 13 могут использоваться для приема MR-сигналов, индуцируемых RF-передачами, происходящими через RF-антенну. Тем не менее, также возможно использование матричных катушек 11, 12 и 13 для передачи RF-сигналов в исследуемый объем.

Получаемые в результате MR-сигналы воспринимаются RF-антенной 9 и/или матричными RF-катушками 11, 12 и 13 и демодулируются приемником 14, предпочтительно включающим в себя предусилитель (не показан). Приемник 14 соединен с RF-катушками 9, 11, 12 и 13 через коммутатор 8 отправки/приема.

Главный компьютер 15 управляет усилителем 3 градиентных импульсов и передатчиком 7 для формирования любых из множества последовательностей формирования изображения, таких как эхо-планарного формирования изображения (EPI), эхо-объемного формирования изображения, спин-эхо или градиент-эхо формирование изображение, турбо спин-эхо формирование изображения, формирование изображения при помощи ультракоротких последовательностей импульса сбора данных эхо-времени и подобного.

Для выбранной последовательности приемник 14 принимает одну или множество строк MR-данных в быстром непрерывном ряду, который следует за каждым возмущающем RF-импульсом. Система 16 сбора данных выполняет аналогово-цифровое преобразование принятых сигналов и преобразует каждую строку MR-данных в цифровой формат, пригодный для последующей обработки. В современных MR-устройствах система 16 сбора данных является отдельным компьютером, который специализируется на сборе исходных данных изображения.

В коечном счете, цифровые исходные данные изображения воссоздаются в представление изображения посредством воссоздающего процессора 17, который применяет преобразование Фурье или иные подходящие алгоритмы воссоздания. MR-изображение может представлять собой плоский срез пациента, матрицу параллельных плоских срезов, трехмерный объем или подобное. Затем изображение сохраняется в памяти изображений, к которой может быть получен доступ для преобразования срезов или иных частей представления изображения в соответствующие форматы визуализации, например, через видеомонитор 18, который обеспечивает воспринимаемое человеком отображение результирующего MR-изображения.

Дополнительно на Фиг. 1 показан датчик 19 дыхания, выполненный с возможностью наблюдения за уровнем задержки дыхания пациента 10. Датчик 19 дыхания может, например, быть выполнен в виде дыхательного бандажа, который предоставляет сигнал движения главному компьютеру 15. Вслед за этим, главный компьютер 15 способен проанализировать наблюдаемый уровень задержки дыхания и предоставить соответствующие инструкции задержки дыхания пациенту 10. Эти инструкции могут предоставляться пациенту либо посредством команд, проговариваемых автоматическим голосом, который обеспечивается главным компьютером 15, либо через графическое отображение предписывающее пациенту выполнение различных действий в отношении задержки его дыхания.

Фиг. 2 является блок-схемой, иллюстрирующей вариант осуществления способа в соответствии с изобретением.

Способ начинается с этапа 200 с предоставления исходной команды задержки дыхания пациенту. Как и все команды задержки дыхания, данная команда может предоставляться автоматически MR-системой пациенту. Для этих целей может использоваться либо предварительно записанные голосовые команды, которые воспроизводятся пациенту, либо для этих целей может использоваться искусственно формируемый голос.

Исходная команда задержки дыхания может быть выполнена в виде одной команды, информирующей пациента о том, что он должен непосредственно задержать свое дыхание. Тем не менее, предпочтительно, чтобы этап 200 содержал множество предварительных этапов для сбора статистики о способностях пациента задерживать дыхание, включая выполнение тестов на задержку дыхания в автоматическом режиме с пациентом. Это позволяет получить статистику о способностях пациента задерживать дыхание и выбрать соответствующий протокол формирования изображения, адаптированный к упомянутым способностям задержки дыхания.

За этапом 200 следуют предпочтительно выполняемые параллельно этапы 202 и этапы 204-208. На этапе 202 осуществляется наблюдение за задержкой дыхания, используя, например, дыхательный бандаж 19 с Фиг. 1, при этом в то же время на этапе 204 выполняется сбор данных MR-изображения. Кроме того, может использоваться необязательный этап 206 сбора навигационных данных, который также позволяет непрерывно наблюдать за задержкой дыхания посредством перемежения сбора фактических данных на этапе 204 со сбором навигационных данных. Навигационные данные, полученные на этапе 206, и/или данные дыхательного бандажа затем анализируются на этапе 208. После выполнения этапов 202 и 204 анализируется наблюдаемый уровень задержки дыхания пациента. В случае, когда на этапе 210 определяется, что позиция задержки не менялась во время сбора данных изображения или что позиция задержки менялась лишь в рамках небольших заранее определенных уровней порогового значения, то способ может продолжить с этапа 216, на котором определяется, завершено ли сканирование с формированием изображения. Если это так, то изображение, полученное на этапе 204, воссоздается для представления итогового MR-изображения, при этом затем на этапе 218 способ завершается.

В противоположность, в случае, когда на этапе 210 определяется из анализа наблюдаемого уровня задержки дыхания на этапе 202 и/или из анализа навигационных данных на этапе 208, что уровень задержки дыхания изменился выше или ниже заранее определенной пороговой границы, то способ продолжается с этапа 212, на котором пациенту автоматически предоставляется соответствующая команда задержки дыхания или команда интенсивного дыхания. Как упомянуто выше, эти команды могут содержать команды отсчета вдоха и выдоха и/или команды «не дышать» или «пожалуйста, задержите дыхание», а также команды мотивации пациента для удержания фактического уровня задержки дыхания.

Как следствие, в случае, когда дыхание задержано, а позиция дыхания отклоняется во время фазы сканирования, короткое «пожалуйста, задержите дыхание» напоминает пациенту, что он и далее должен задержать его дыхание и не «отклоняться». Воспроизведение голосового «обратного отсчета» или визуальные стимуляции также могут помочь в мотивации пациента на расширение его способностей задержки дыхания.

Этап 214, содержащий оптимизацию протокола формирования изображения, является необязательным этапом, который должен применяться в случае, когда контроль движения обнаруживает, что пациент не может следовать инструкциям задержки дыхания или не может продолжать удерживать дыхание в течение определенного времени, не выполняя определенный критерий способности задерживать дыхание. В данном случае фактически выбранный протокол формирования изображения может заменяться новым протоколом формирования изображения, который требует более короткого времени для сбора данных для завершения соответствующего магнитно-резонансного сканирования с формированием изображения.

Кроме того, этап 214 может использоваться для выполнения незначительных изменений протокола формирования изображения, включая, например, адаптации к позициям срезов на основе сканирования с навигацией на этапе 206.

Затем способ продолжается с этапа 216, на котором определяется, завершено ли сканирование с формированием изображения. В случае, когда на этапе 210 определено, что изменился уровень задержки дыхания, то это, как правило, не будет случаем, вслед за которым способ продолжает повторять параллельное исполнение этапов 202 и 204, как рассмотрено выше.

В противоположность, в случае, когда наблюдается успешная задержка дыхания, то сканирование с формированием изображения будет определено как выполненное на этапе 216, так что способ вслед за этим может завершиться на этапе 218 после выполненного воссоздания данных MR-изображения, полученных на предыдущем этапе 204.

Следует отметить, что история дыхания пациента также может анализироваться для того, чтобы определить способности задержки дыхания после того, как была выдана автоматическая команда задержки дыхания, включая продолжительности задержки дыхания и отклонения во время задержки дыхания. Такой анализ предпочтительно выполняется после этапа 204 и перед этапом 210.

Даже несмотря на то что приведенные выше варианты осуществления были описаны привязанными к физиологическому движению, вызванному дыханием, данная концепция может быть расширена на любой вид физиологического движения пациента, подобно сердечной активности или движению конечностей пациента.

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к магнитно-резонансным системам. Способ выполнения магнитно-резонансного сканирования пациента содержит этапы, на которых наблюдают за физиологическим сигналом пациента, предоставляемым от датчика, анализируют посредством компьютера наблюдаемый физиологический сигнал, предоставляют посредством компьютера предварительно записанные или искусственно формируемые голосовые инструкции пациенту, определяют посредством компьютера способность пациента сохранять состояние задержки дыхания, выбирают посредством компьютера протокол формирования изображения, управляют посредством компьютера магнитно-резонансным сканированием в соответствии с выбранным протоколом формирования изображения. Магнитно-резонансная система формирования изображения для выполнения магнитно-резонансного сканирования содержит датчик, выполненный с возможностью измерения физиологического сигнала пациента, громкоговоритель, выполненный с возможностью предоставления предварительно записанных или искусственно формируемых голосовых инструкций пациенту, и компьютер. Магнитно-резонансная система формирования изображения для адаптивного выполнения магнитно-резонансного сканирования содержит датчик, выполненный с возможностью измерения дыхания пациента и генерирования физиологического сигнала, громкоговоритель, выполненный с возможностью акустически доставлять информацию пациенту, и компьютер. Использование изобретений позволит улучшить качество изображений. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ выполнения магнитно-резонансного сканирования пациента с формированием изображения, при этом способ содержит этапы, на которых:

- наблюдают за физиологическим сигналом пациента, предоставляемым от датчика и указывающим состояние дыхания пациента;

- анализируют посредством компьютера наблюдаемый физиологический сигнал для определения инструкций для начала следующей задержки дыхания и мотивации пациента сохранять начатую задержку дыхания;

- предоставляют посредством компьютера предварительно записанные или искусственно формируемые голосовые инструкции пациенту для начала упомянутой следующей задержки дыхания и мотивации пациента удерживать упомянутую начатую задержку дыхания;

- определяют посредством компьютера исходя из наблюдаемого физиологического сигнала способность пациента сохранять состояние задержки дыхания;

- выбирают посредством компьютера протокол формирования изображения на основании способности пациента сохранять состояние задержки дыхания; и

- управляют посредством компьютера магнитно-резонансным сканированием с формированием изображения в соответствии с выбранным протоколом формирования изображения.

2. Способ по п. 1, дополнительно включающий в себя этапы, на которых:

- с помощью компьютера извлекают историю дыхания пациента, полученную из предыдущих сканирований; и

- с помощью компьютера выбирают исходный протокол формирования изображения на основании извлеченной истории дыхания.

3. Способ по п. 1, в котором инструкции предоставляют пациенту посредством по меньшей мере одного из устройства вывода звука и устройства вывода видео, при этом инструкции дополнительно включают в себя:

- команду интенсивного дыхания, и

- команду расслабления пациента.

4. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этап, на котором:

- с помощью компьютера динамически изменяют выбранный протокол формирования изображения во время процедуры формирования изображения на новый протокол формирования изображения, который предусматривает более длительную или более короткую задержку дыхания на основании определенной способности пациента сохранять состояние задержки дыхания исходя из наблюдаемого физиологического сигнала во время процедуры формирования изображения.

5. Способ по п. 1, дополнительно включающий в себя этап, на котором:

- применяют предварительный протокол формирования изображения, предшествующий магнитно-резонансному сканированию с формированием изображения, чтобы оценить уровень способности пациента сохранять состояние задержки дыхания, причем предварительный протокол формирования изображения включает в себя акустическую эмуляцию звуков, производимых во время магнитно-резонансного сканирования с формированием изображения.

6. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этап, на котором:

- акустически эмулируют сканирование с формированием изображения в отношении пациента, если не достигнуто предпочтительное состояние задержки дыхания.

7. Способ по п. 1, в котором физиологический сигнал генерируется датчиком во время сканирований с навигацией.

8. Способ по п. 1, в котором датчик выполнен в виде дыхательного бандажа, присоединяемого к пациенту.

9. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этапы, на которых во время формирования изображения:

- продолжают анализировать физиологический сигнал;

- определяют, что пациент не может задерживать дыхание в течение требуемого времени; и

- в ответ на этап определения, автоматически изменяют протокол формирования изображения на протокол формирования изображения с уменьшенной задержкой дыхания для выполнения оставшейся части магнитно-резонансного сканирования с формированием изображения с уменьшенным качеством сканирования.

10. Способ по п. 1, в котором физиологический сигнал дополнительно указывает сердечную активность пациента.

11. Способ по п. 1, в котором физиологический сигнал дополнительно указывает движение пациента.

12. Магнитно-резонансная система формирования изображения для выполнения магнитно-резонансного сканирования с формированием изображения в отношении пациента, изображение которого необходимо получить, при этом система содержит:

- датчик, выполненный с возможностью измерения физиологического сигнала пациента;

- громкоговоритель, выполненный с возможностью предоставления предварительно записанных или искусственно формируемых голосовых инструкций пациенту; и

- компьютер, выполненный с возможностью:

- анализа измеренного физиологического сигнала для определения инструкций, которые будут ориентировать пациента на сохранение предпочтительного физиологического состояния;

- динамического управления громкоговорителем для доставки предварительно записанных или искусственно формируемых голосовых инструкций пациенту для вхождения в предпочтительное физиологическое состояние или его сохранения;

- определения способности пациента сохранять предпочтительное физиологическое состояние;

- динамического изменения протокола формирования изображения на основании способности пациента сохранять предпочтительное физиологическое состояние; и

- управления магнитно-резонансным сканированием с формированием изображения в соответствии с измененным протоколом формирования изображения.

13. Магнитно-резонансная система формирования изображения по п. 12, в которой датчик содержит датчик дыхания, выполненный с возможностью наблюдения за уровнем задержки дыхания пациента, при этом компьютер выполнен с возможностью изменения протокола формирования изображения на основании определенной способности пациента сохранять выбранный уровень задержки дыхания.

14. Магнитно-резонансная система формирования изображения по п. 12, в которой датчик содержит дыхательный бандаж, присоединенный к пациенту для предоставления сигнала движения процессору главного компьютера.

15. Магнитно-резонансная система формирования изображения по п. 13, в которой компьютер выполнен с дополнительной возможностью во время формирования изображения:

- определения, что пациент не задерживает дыхание в течение требуемого времени; и

- в ответ на это определение, автоматического изменения протокола формирования изображения на протокол формирования изображения с уменьшенной задержкой дыхания для выполнения оставшейся части магнитно-резонансного сканирования с формированием изображения с уменьшенным качеством сканирования.

16. Магнитно-резонансная система формирования изображения по п. 12, в которой физиологический сигнал указывает сердечную активность пациента.

17. Магнитно-резонансная система формирования изображения по п. 12, в которой физиологический сигнал указывает движение пациента.

18. Магнитно-резонансная система формирования изображения по п. 13, в которой компьютер выполнен с дополнительной возможностью:

- предоставления инструкций для изменения кондиционирования воздуха в окружающей среде.

19. Магнитно-резонансная система формирования изображения по п. 13, в которой компьютер выполнен с дополнительной возможностью:

- извлечения истории дыхания пациента; и

- определения исходного протокола формирования изображения на основании извлеченной истории дыхания.

20. Магнитно-резонансная система формирования изображения по п. 13, в которой компьютер выполнен с дополнительной возможностью:

- перед инициированием исходного магнитно-резонансного сканирования с формированием изображения, управления громкоговорителем для акустической эмуляции градиентных шумов, воздействующих на пациента во время магнитно-резонансного сканирования;

- определения во время эмуляции способности пациента сохранять выбранный уровень задержки дыхания; и

- выбора исходного протокола формирования изображения в соответствии с определенной способностью пациента сохранять выбранный уровень задержки дыхания.

21. Магнитно-резонансная система формирования изображения для адаптивного выполнения магнитно-резонансного сканирования с формированием изображения в отношении пациента, изображение которого необходимо получить, при этом система содержит:

- датчик, выполненный с возможностью измерения дыхания пациента и генерирования физиологического сигнала, указывающего движение пациента, вызванное дыханием;

- громкоговоритель, выполненный с возможностью акустически доставлять информацию пациенту во время магнитно-резонансного сканирования с формированием изображения; и

- компьютер, выполненный с возможностью:

- перед формированием изображения пациента, осуществления по меньшей мере одного из следующего: (1) извлечения истории дыхания пациента, полученной из одного или более предыдущих сканирований с формированием изображения, и (2) управления громкоговорителем для акустической эмуляции магнитно-резонансного сканирования с формированием изображения и доставки инструкций задержки дыхания пациенту и одновременно анализа физиологического сигнала для определения способности пациента сохранять задержку дыхания;

- выбора исходного протокола формирования изображения на основании по меньшей мере одного из следующего: извлеченной истории дыхания и определенной способности пациента сохранять задержку дыхания;

- управления магнитно-резонансным сканированием с формированием изображения, используя исходный протокол формирования изображения;

- управления во время магнитно-резонансного сканирования с формированием изображения громкоговорителем для доставки предварительно записанных или искусственно формируемых голосовых инструкций пациенту для начала задержки дыхания и доставки предварительно записанных или искусственно формируемых голосовых инструкций пациенту для мотивации пациента сохранять задержку дыхания, и предоставления предварительно записанных или искусственно формируемых голосовых инструкций пациенту для прекращения задержки дыхания;

- наблюдения во время сканирования за физиологическим сигналом для повторной оценки способности пациента сохранять состояние задержки дыхания;

- в ответ на изменение способности пациента сохранять задержку дыхания, выбора нового протокола формирования изображения на основании измененной способности; и

- управления магнитно-резонансным сканированием с формированием изображения для продолжения формирования изображения пациента с использованием нового протокола формирования изображения.